谈环城水系工程设计要点

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摘要：以某县城环城水系工程为例，阐述平原地区城市水系的布置原则、线路选择、纵横断面设计、蓄水位分析及蓄引提水建筑物布置方式。

关键词：环城水系；设计要点；布置原则

环城水系工程是以水为脉，构建城市公共亲水空间。环城水系的建设，可进一步提升城市外在形象、吸引投资，同时可拉动环城水系周边土地升值空间、促进经济增长，更主要的是为当地群众提供一个布局合理、景色优美的水生态环境。现以某县城的环城水系工程为例，阐述平原地区城市水系的布置原则、线路选择、纵横断面设计、蓄水位分析及蓄、引、提水建筑物的布置方式。

1.总体布局原则

1.1立足现状，紧密结合规划

在充分分析现状地形及建筑、道路、排水等基础上，根据城市总体规划中的城市空间规划及发展轴线，结合绿带规划、交通规划、排水规划等布置环城水系。

1.2结合现有调蓄工程，一水多用

水系结合现有配套工程，在非灌溉期灌溉水蓄至水系内作为生态景观用水，并补充地下水，灌溉期可将其部分蓄水用作灌溉，达到一水多用目的。

1.3充分体现生态理念

用生态的理念因地制宜营造水系，融入园林理水手法，形成“虽为人工，宛若天成”的大尺度城市景观，为城区居民营造优美自然的生活环境。挖掘河道景观功能，使工程与城市景观规划相协调，水系随弯就势，景观上尽量采用生态造景模式，实现景观与生态有机结合。

1.4发挥系统优势，优化工程布局

充分利用现有工程体系，合理安排水系总体布局。以现有河道、灌排系统为依托，结合当地配套调蓄工程及其他工程，与蓄、引、提工程结合，构建多源互济、河渠沟通、调配灵活的联合运用水网体系。

2.水系线路选择

某县城环城水系工程，通过平地开挖河渠形成，水系总体原则是基本沿现状城市外环路布设，根据功能定位及实际情况拟定两个方案进行比选。方案1：水系完全沿环城路内侧布置。优点：一是可充分发挥环城水系排涝功能，能使城区雨水就近排入河道，实现分散多通道排水，避免造成内涝；当发生大洪水时可通过泵站将区内水通过水系排至环城路外侧，减轻防洪河道的排水压力。二是便于城市居民就近休闲活动。三是提升环城路内侧周边土地升值的空间。缺点：一是涉及的市区内道路与外环衔接的桥梁多。二是环路内侧房屋密集，部分土地已划归至各企业，征迁难度和费用较高。方案2：水系主要布置在外环路外侧。优点：一是跨水系桥梁数量减少。二是降低了拆迁工作难度。三是便于环路附近企业出厂路与环路的衔接。四是外环路以外的沥水直接通过外环排入下游河道，减少上游来水对城区的排涝压力。缺点：一是总体视觉效果差，利用率不高。二是水系基本布置在环路外侧，将促进环路外侧土地升值和发展，但总体而言，不如布置在内侧利用价值高。三是考虑到将来城区规划发展方向，部分水系布置在了河道内侧，便于居民就近游玩；但大部分水系布置在环城路外侧，居民游玩不便。四是雨水排水出路少，槽蓄量减少，延长了排水管网长度和汇水时间，不利于雨水及时排出。通过比较两方案的优缺点，征求当地政府意见，确定方案2为水系线路比选的推荐方案。

3.工程设计要点

3.1纵断设计

工程区地形大体南高北低，主要行洪河道由南向北流动。目前可利用水源中的中水在县城东北角，其它水源来水也仅能通过城区北侧的现状灌溉渠道进入环城水系，即补水方向为由北向南，与现状地形坡度反向，故设计河底按平坡考虑。

3.2横断设计

河道横断面布设时水面距离道路时远时近，型式丰富，达到移步换景的良好的景观效果。因项目无行洪要求，因此河道断面大小仅需考虑景观视觉效果、调蓄水量和工程投资规模，此次设计依据县城发展规划并结合现状情况，河道横断宜宽则宽、宜窄则窄、宜明则明、宜暗则暗”的基本原则，条件不允许的地段，根据实际情况由当地政府确定宽度，条件成熟时按规划实施，减少当前投资，有利于水系贯通。河道典型断面型式据水系宽度不同，拟定4种型式：水面宽度10～15m时采用生态挡墙型式（典型横断4）；15～20m左右时采用自然缓坡型式（典型横断2）；宽度为20～25m左右为阶梯式断面式（典型断面1）；水面宽度大于25m时采用阶梯式与景观平台结合型式（典型断面3）。同时，根据实际情况，4种型式结合穿插使用。典型横断面图见图1。

3.3蓄水位分析

水系蓄水位的确定应根据区域地形高程、排水条件、水源条件、景观河观赏视觉及亲水要求等因素综合确定。

3.3.1现状地形因素根据实测地形资料，判断整个环城水系中地面高程变化情况。

3.3.2排水管网因素水系主要功能之一是作为城区中水和雨水排水通道。为保证污水处理厂出水和城区雨水能自流排放，应将污水处理厂出水高程和雨水管网管底高程作为控制条件的主要因素。设计蓄水位若高于污水处理厂排水管底高程，将影响污水处理厂出水的自由出流；若设计蓄水位高于雨水排水管底高程，汛期不降低水位将影响城区排水，引起内涝。

3.3.3次生灾害因素根据《农田排水工程技术规范》（SL/T4-2013），地下水矿化度小于2g/L的砂壤、轻壤土质区域，对农作物产生影响的地下水临界水深为1.0～2.1m（蒸发强烈地区宜取较大值）。为了防止土壤盐渍化，一般将地下水位控制在临界深度以下。工程实施后可通过加强观测，若局部发生土壤盐碱化问题，可通过挖截流沟或打浅井的方式降低地下水位。

3.3.4观赏视觉及亲水要求因素景观蓄水河道从视觉及亲水要求上考虑，蓄水不宜高于地面，也不宜过低。对于水面距离现状地面高差较大的情况，可增设亲水平台增加水系亲水性。综上所述，河底高程越低，在蓄水深度相同条件下相应挖深越大，投资越多，同时受现状行洪河道河底高程限制，若河底高程过低将影响水系换水。河底越高，蓄水水位一定条件下，蓄水深度越小。蓄水深度一定条件下，蓄水水位越接近地面，容易引起土壤次生盐碱化。考虑到区域内地表水源有限，除中水来水较为均匀外，其它来水均不连续。其中河道及水库来水主要集中在汛期，灌溉水主要在冬四月。为保证蒸发、渗漏损失后河系蓄水能维持一定深度，满足居民行船游玩等水上活动功能，蓄水水深确定为2.0m～3.0m工程设计蓄水位低于地面高程2m。

3.4建筑物布置与作用

利用闸、堰和橡胶坝，使输水先入人工湿地，经人工湿地氧化后，水质改善，再进入环城水系。利用闸、涵洞和橡胶坝等建筑物，使整个环城水系形成闭合环状系统。利用闸、堰、涵洞和橡胶坝等建筑物，形成城区内部现有河渠小循环水系。水系除中水水源外，无其它经常性补水水源。当补水量小于损失量时，水系将无流动水流。为达到水流效果，需采用泵站提升措施。因环城水系规模较大，达到整体流动效果的运行费用较高，故考虑局部水流效果。采用泵站提升措施，利用溢流堰、泵站等建筑物，在城市重点区域形成循环流动水体。

4.结论

环城水系及其周边湿地公园建成后，能够有效缓解城市防洪排涝压力、有序调蓄外来水，同时还能带动沿河经济发展，体现城市文化脉络，增加休闲健身场所，改善局部小气候，具有多方面的综合效益。

作者：曹丽娟 单位：河北省水利水电第二勘测设计研究院